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IT SoCmagazine
Focus on_● Industry Trends 친환경 고효율 LED 산업동향 및 향후 전망
● 기업소개서울반도체(주), 화우테크놀러지(주)
● Guide to LEDLED 분야 주요 장치 및 기술
LED 관련 용어 쉽게 이해하기
환경/에너지를 위한Green IT 기술
SeriesⅡ 친환경 고효율 LED
20 IT SoC Magazine
Industry Trends
Ⅰ. 서 론
지구는 지난 60만년 동안 기중의 이산화탄소 평균농도를
300ppm 이상 기록 한적이 없었지만 근현 사에 들어서서 지
속적으로 기중의 이산화탄소 농도가 높아지고 있다. 기중
의 이산화탄소 평균농도는 산업혁명 직전에는 340ppm이었으
나 현재는 385ppm까지 기록되고 있다. 이산화탄소 평균 농도
가 10ppm 증가시마다 지구의 온도는 0.5℃ 상승한다. 지구의
평균기온은 기중의 이산화화탄소 농도 그래프와 같은 추이로
나타나고 있는 것을 <그림 1>에서 볼 수 있다. 현 추세 로 이
산화탄소 방출이 계속된다면 향후 100년 이내에 5.8℃의 온도
가 상승하게 되고 전체생명체의 많은 수가 멸종하여 재앙적 파
국을 초래하게 된다는 것을 다큐멘터리“불편한 진실(엘고어
미국전부통령)”에서 예고하 다.
그림 1. 기중의 평균 이산화탄소 및 기온 변화
자료 : IPCC (유엔정부간기후변화위원회)
21세기 미국의 제1주적은 테러도, 전쟁도 아닌“기후”라고 미
국방부 비 보고서를 2004년 국 옵서버지가 폭로한 적이 있
으며, 현재 각국의 가장 중요한 의제들은 지구온난화문제이다.
지구온난화 책이 마련되지 않을 경우에는 지구 곳곳의 해수
면 상승으로 인한 규모의 이재민 발생, 산림 황폐화로 인한
홍수, 다수국의 물 분쟁, 곡물 수확 감소로 인한 기근, 질병 발
생, 열 성 폭풍의 빈발 등 수없이 많은 문제점들이 산재하게
된다. 현재 한반도에서도 온난화가 농어업 지도를 바꾸어가고
있다. 동해에서 주로 잡히던 명태는 두만강 북쪽으로 사라져가
고 있고 그 자리에는 남해에서 주로 서식하던 멸치가 북상하여
동해북부에서도 잡히고 동해의 주종이던 오징어가 서해에서도
잡히고 있다. 과일은 복숭아의 경우 주산지가 경북에서 충북으
로 이동하고 감귤도 제주에서 전남지역으로의 상륙하 으며 사
과재배 가능선의 지속적인 북상이 진행중이다. 결국 지구온난
화를 줄이기 위해서는 에너지절약 및 효율화된 사용이 최 관
건인것이다. LED는태양전지, 풍력, 조력등과같은GEF(Green
Energy Family)활동의 일환이다. 국가별 조명용 전기 에너지
비율은 미국이 22%, 한국 21%, 중국 12% 등 세계 평균적으로
20%정도이다.
조명기기가 LED 램프효율 90lm/W로 국내에 30% 보급시에
는 총 전기절감액이 1조5천4백억원에 이른다. LED조명은 백
열전구나 형광램프등에 비하여 다양한 장점을 가지고 있다.
1879년 토마스에디슨에 의해 발명되어 현재까지 사용되고 있
는 백열전구는 저렴한 비용과 다양한 용도로 인하여 일반적인
조명광원으로 많이 사용되어 왔다. 그러나 효율 특성면에서
15lm/W로 매우 효율이 떨어지고 수명도 1천시간 정도이다. 백
열등에 비해 일정한 광속과 콤팩트한 규격을 갖는 할로겐 램프
의 경우에는 20~30 lm/W정도이다. 이에 반해 1938년 최초로
개발되어 백열램프 비 밝기가 7~8배이고 수명이 10배 이상
인 형광등은 적은 열발생과 저전력 소모로 현재까지 꾸준히 사
용되어오고 있으며 효율은 80lm/W로 1만시간정도의 수명을
친환경고효율LED산업동향및향후전망
윤형도수석연구원/공학박사
전자부품연구원 그린에너지연구센터[email protected]
Industry Trends
July 2009 21
갖고 있는데 가장 큰 문제점은 수은으로 인한 환경문제이다. 형
광등은 기체 속의 방전에 의한 빛을 광원으로 이용한 것으로 필
라멘트 발열에 의한 주울 발열을 이용한 백열전구와는 발광 원
리가 근본적으로 다르다고 할 수 있다. 일반적인 백열전구는 필
라멘트에 전기를 흐르게 하면 저항이 존재하므로 열이 발생하
고 그 열로 빛을 내지만 형광등은 진공 유리관에 소량의 수은
증기와 방전을 쉽게하기 위해 아르곤 가스를 넣고 봉한 다음,
양끝에 전극을 붙인 것으로, 이 전극 사이에 전압을 걸면 방전
이 일어나 빛을 발하게 된다. 국내에서 1년에 사용하면서 버려
지는 폐형광등이 1억6천만개 정도 되는데 수거율은 20~30%정
로로 수은에 의한 환경문제는 매우 심각하다 할 수 있다.
LED는 반도체 발광다이오드 기술을 이용한 조명으로 형광
등과 달리 중금속문제에서 자유로우며 100lm/W(이론효율은
300lm/W까지 가능)에 이르는 높은 광효율, 칩을 이용한 조명
기술로 매우 작은 규격이 가능하고 내충격성과 평균 5만시간부
터 최 10만시간 이르는 긴수명 등 다양한 장점을 내포하고 있
다. 아직은 가격이 높은 것이 단점이지만 가격이 보편화되면
부분의 조명은 LED로 급속히 전환되어 갈것이다.
표 1. 현재 조명 광원별 에너지효율 및 수명
Ⅱ. 선진주요국의LED 제조및육성동향
각국의 LED에 한 기술개발은 발광성능 및 신뢰도 향상과
저가격화의 방향으로 추진되어 왔으며, 이를 위하여 LED 칩의
구조, 재료, 제조공법, 패키징 및 구동회로 등의 분야에서 기술
개발이 활발히 진행되고 있다. LED의 시장 확 를 위해서는 광
효율 향상 및 가격 경쟁력 확보라는 두 가지 측면이 지속적으로
발전해야 하며, 효율 향상을 위한 저결함 에피텍셜 웨이퍼의 성
장 및 칩에서의 전극 패턴 최적화, 패키지 재료 및 설계에서 광
량의 극 화가 되어야 한다. 최근의 LED는 새로운 기판의 개
발, 칩에서의 광효율 극 화, 새로운 형광체 개발, 고출력/고신
뢰성 패키지 개발이 활발하게 이뤄지고 있다.
각 국가별로 가격 경쟁력 확보를 위해서 주요 에피장비인
MOCVD 당 기판수를 증가시키고, 웨이퍼 구경화를 통해
재료비 및 설비 투자비를 절감하고자 노력하고 있다. MOCVD
당 기판수 증가는 Axitron 42매 이상, Thomas Swan 30매
이상으로 증가하고 LED 성장에 사용되는 Wafer 크기는 2인치
가 주류이나, Cree사는 3인치 SiC 기판을 적용하고 있으며,
Nichia 및 Toyoda Gosei 등 일본 업계는 3인치 Sapphire 기
판으로 전환하고 있다. 하이츠의 법칙(Haitz’s Law)에 따른 급
속한 기술발전을 보면 LED는 10년마다 성능이 20배씩 향상되
고, 가격은 1/10로 하락하고 있다.
그그림림 22.. 하이츠의 법칙자료 : Solid-State Lighting Research Centre
일본은 1998년부터 에너지 절감 및 환경 책의 일환으로 광
반도체를 이용한 조명용 백색 LED 기술을 개발해오고 있다.
21세기 빛 프로젝트로 명명된 이 프로젝트는 1단계로 5년동안
총 600억원의 사업비를 들여 LED 생산전문기업 13곳, 학교
5곳, 표준기관 1곳 등이 선정되어 기술개발이 지원되었다.
LED 선도업체인 니치아, 토요타고세이 등을 축으로 한 기술선
도업체가 미국과 독일 등 해외 주요 기술선도업체와 기술동맹
을 체결하여 움직 고 규격통일을 통해 제조사가 다르더라도
교환할 수 있고, 형광등에 체되는 저전력 조명용의 장점을 적
극 홍보하고 있다. 그동안 LED는 각종 신호기, 휴 폰 등에 채
택되어 왔으나, 일반 조명으로서는 형광등이나 전구와 같이 간
단하게 교환할 수 있는 통일 규격이 없어 보급에 차질을 빚어
왔다. LED 업체들은 경제 산업성의 지원을 받아“LED 조명산
업협의회”를 오래전에 결성하 고, 여기에는 전기전자 및 조명
기기업체, 반도체칩∙소재 관련업체들의 참여를 통해 총 100여
개 사의 공통 표준규격을 만들고 있다. 조명기구에 LED를 부착
하는 각종 규격들, 성능의 측정방법, 밝기 표시, 색상 배합, 수
명 등을 통일화하여 이러한 통일 규격은 향후 국제 규격의 제정
에서도 주도권을 확보할 목적도 내포되어 있다. 특히 올해
2009년 4월부터 시행된 에너지 절감법에 따라 LED개발이 활
발히 추진되고 있다. 개정 에너지 절감법을 위한 주요 추진사업
으로는 신에너지산업기술종합개발기구(NEDO)의 주택건축물
고효율 에너지도입 촉진사업, 경제산업성 자원에너지청의 에너
구분 백열등 CFL파라볼릭 파라볼릭
LED조명형광등(T8) 형광등(FPL)
효율 광원(시스템제외) 13 78 90 85 100
[lm/W] 등기구(시스템포함) 7 50 63 60 57
수 명 천 hrs. 1 12 12 12 �30
22 IT SoC Magazine
Industry Trends
지수급 개혁추진투지촉진 세제, 농림수산성의 생물 광응답 메
커니즘 해명과 고도이용기술의 개발, 도쿠시마 시의 LED 방범
등 설치지원, 해양수산시스템 협회의 LED집어등이다. 개정에
너지 절감법에 따라 기업전체(본사, 공장, 업소포함 등)의 연
간에너지 사용량이 원유환산 연가 1500kl이상인 기업은 정
부 보고가 의무화되어 간판 및 조명기구에 LED조명을 도입하
고 있으며 새롭게 규제 상에 포함되는 기업들도 에너지절약
에 적극적으로 나서고 있다.
미국은 미국광산업 협회가 주체가 되어 국책사업인“Next
Generation Lighting Initiative”프로젝트가 추진되어 프로
젝트가 완료되는 2011년경에는 효율 160 lm/W, 수명 10년을
갖는 광반도체를 이용한 조명용 백색 LED 램프와 효율
100lm/W, 수명 5년을 갖는 OLED 제품이 개발될 계획으로 진
행되고 있다. 또한, “Dual Use Application Project”의 일환으
로 DARPA, ONR 등을 통하여 반도체 발광소자 기술개발에 매
년 8천만 달러 이상의 연구비를 지원하 다. 2020년까지 미국
의 반도체조명 기술 로드맵을 보면, 2012년에 형광등을 체하
며, 2020년에 모든 광원을 체하는 전략을 수립하고 있어
체적으로 2012년에 백열등과 형광등의 1/4이 LED로 체될
것으로 보고 있다. 캘리포니아 주립 산타바바라 학에서는 정
부자금으로 차세 조명 프로젝트를 실시하고 있으며, 이는 미
국의 국가 프로젝트로 상정되고 있는 로드맵의 2020년 목표를
획기적으로 앞당기는 계획을 실행에 옮기고 있는 프로젝트이
다. 2008년 9월 이후 미국 에너지부가 마련한 성능 및 효율기
준을 충족하게 되면 일반조명목적의 LED에 하여 에너지스
타를 부착해주는데, 이 제도는 자발적이나 소비자 구매시 제품
의 효능을 증명해주는 라벨로 자리 잡았고 EISA 2007에서는
연방 건물내 사용되는 일반조명은 반드시 에너지스타 부착제품
이나 연방 에너지관리 프로그램에서 지정하는 제품만이 조달
토록 규정되어 있다.
독일은 LED원천기술을 보유하고 있는 오스람사를 중심으로
LED관련분야의 성장이 기 되어 왔으나 소비자용으로 널리
보급되지 않고 가격이 높아 아직 소비자의 선호도는 낮은 편이
다. 독일 일간지 FAZ지에 따르면 현재 새로 설치되는 신호등의
경우 LED가 사용되고 있으며 자동차 제동등과 미등에 적용중
이고‘09년 EU의 백열전구 사용금지 규정과 더불어 정부차원
에서 절전형 조명사용을 적극적으로 장려하고 있다. LED 규격
표준화 관련하여 유럽규격인 EN 60 598에 따라 전기조명 검열
기준이 적용되며 이 기준은 독일규정인 DIN VED 0711로 규정
되고이를 바탕으로인증연구소에서VDE 레이블이부여된다.
만의 경우 LED 산업에는 약 200여개사가 분포해 있으며
다수가 AlGaInp 및 청색 LED제조와 판매에 종사하고 있
다. 질화물 광반도체 연구는 ITRI가 주도하고 있으며 양산 위
주의 연구개발에 집중하고 있고 Next generation Light
R&D Consortium이 결성되어 100lm/W가 목표이다. 백색
LED의 발광방식은 UV-LED를 베이스로 하고 있고, 참여기업
의 역할분담은 GaN 기판 (HVPE방식)을 ITRI/OES가 담당,
에피텍셜 웨이퍼 성장을 Epister 및 Forepi, 칩 프로세스를
Forepi 및 Tymtech가 담당하고 있다. 그 외에 비 YAG계 형
광체를 Unity와 학회의 연구소가 개발하고, 패키징과 모듈화
는 Kingbright, BRTLED, Everlight, Ledtech가 담당하고
있다. 또한 패키지 재료는 ITRI, 시험은 PARA 및 ITRI/OES,
조명응용은 OPTECH가 담당하여 백색 LED 개발을 추진하
고 있다. 만기업들은 AlGaInP LED 생산으로 높은 시장점
유율을 차지하고 있고, 특히 InGaN 베이스의 LED는 최고의
공급자로서 급속히 성장해 오고 있다. 만에는 많은 LED칩을
생산하는 기업들이 있지만, 그 중에서도 UEC, Epistar,
Arima, Formosa Epitaxy 등은 기업들이고, 이외에 10여
개 기업들이 다른 수준의 발전단계에 있다. 현재 LED 칩 생산
에서는 세계의 64%를 차지하고 있고, 1987년에 ITRI에
MOCVD를 최초설치 이후 20여년이 지난 현재는 MOVPE 리
액터가 전국에 걸쳐 650 정도 설치되어 있다. 이러한
MOVPE 리액터의 부분은 LED 생산용이며, 나머지는 HBT
나 HEMT의 에피텍셜 웨이퍼나 레이저 다이오드를 개발하는
데 이용하고 있다. 만 LED 산업은 생산규모면에서는 세계주
요 공급원으로 자리 잡았으나 핵심부분품 및 재료의 특허권은
미국과 일본기업에서 장악하고 있는 실정이다. 2007년 6월
만 경제부는 현지 LED조명업체 7개사를 소집해 LED표준 및
품질연구개발연맹을 결성하여 최근 총 5종의 LED 조명국가표
준을 제정하 다.
중국의 LED 기술은 세계 표준과 약 3~4년 정도 뒤져있다고
판단되며 실제로 중국에서 LED나 관련 상품을 생산하는 기업
의 80%가 수출용 제품을 생산하는 외자계 기업으로서 기술 이
전이 거의 이루어지지 않고 있다. 이러한 상황에서 중국의
LED 시장에 강하게 향을 미치는 나라는 만과 한국 기업으
로, 특히 만 기업 전체가 생산하는 LED 중 50%는 중국에서
생산하고 있다. 이러한 외국자본계열의 기업들은 저렴한 노동
비용을 무기로, 수출용 제품을 생산하고 있다. LED 산업은 자
체의 혁신 속도가 매우 빠른데 반해, 중국은 LED 기술부족으
로 인해 고급 지향 메이커가 없고 저급형 기술의 기업이 넘쳐
나고 있다. 중국에서 조명용의 백색 LED에 필요한 GaN을 사
July 2009 23
용한 청색 발광다이오드의 연구가 본격적으로 시작된 것은
1998년이나 아직 크게 산업화에 이르지 않고 있다. 고급지향
메이커의 육성을 집중적으로 쏟는 것이 일반적이기 때문에,
적인 자금 투입이나 우 조치, 세계적 메이커의 유치를 위해
노력할 것으로 예상된다. 저급형 기술 메이커는 외자계 기업의
기술도입을 위해 합작회사 설립을 서두르고 있으며, 그 상은
주로 만기업이다. 2009년 3월 과학기술부에서 제기한 10개
도시 만개 전등 LED시범프로젝트는 시범도시 가로등을 LED
조명등으로 체해 2009년 LED 조명등 사용보급율을 10%이
상으로 확 한다는 계획으로 이미 텐진, 하얼빈, 광저우 등이
프로젝트 시범시행 허가를 받았다. 고효율 조명 제품보급 재정
지원금관리 임시시행방법을 2007년 12월에 발표해 LED조명
등 고효율조명 제품사용을 지원해 2008년 6,500만개 조명등이
보조를 받고 2009년도에는1억개로확 해 지원할예정이다.
현재 세계적으로 상용화 되어 있는 고출력 파워칩과 관련하
여 1W 입력에서 최소 80lm을 제공하는 고출력 화이트 LED
제조업체는 필립스 루미레드, 오스람 옵토 세미컨덕터, 니치
아, IDEC 옵토 디바이스, 아바고 테크놀로지스, 시티즌 일렉트
로닉스, 샤프, 서울반도체, 마쓰시타 전기산업 등이 있으며 그
와 관련된 모델명, 출력색상과 발광효율, 크기 등을 아래<표 2>
에 나타내었다.
표 2. 고출력파워 LED 각제조업체의 모델명 및 발광효율
Ⅲ. 선진 주요국의 표적 LED업체
기술동향
일본 업계를 표하는 LED관련 업체로는 니치아 화학, 토요
다고세이, 쇼와덴코, 스텐리사가 있다. 니치아 화학(Nichia
Chem.)은 세계 최 GaN Base LED 제조업체이며, Blue 및
White LED를 제조, 판매하고 있다. 1993년 세계 최초 Blue
LED, 1996년 세계 최초 White LED를 개발∙생산하 으며,
40년 이상 형광체를 제조∙판매하고 있고, 전 세계 White
LED의 많은 부분을 공급하고 있다. Epi 성장 및 chip 구조,
White LED 구현에 한 핵심 특허를 보유하고 있으며, Major
LED 업체인 독일의 Osram, 일본의 Toyoda Gosei, 미국의
Cree, Lumileds와 Cross license를 체결하 고 특허를 침해하
는 업체에 해서는 White LED 경쟁력 강화를 위해 강력하게
응하고 있다. 백색 LED를 상품화한 이래 특허전략을 축으로
하는 사업전략을 지금까지 구사함으로써 LED 업계 1위를 고수
하고 있다. 특허권을 행사함으로써 신흥 제조업체의 개발속도
와 시장진입을 늦추고 생산량조정으로 시간을 확보한 뒤에 그
기간동안 기술개발을 추진하여 격차를 벌림으로써 상품차별화
를 갖는 전략을 구사하는 것이다. 토요다고세이(Toyoda
Gosei)는 Nichia와 더불어 청색 LED 및 백색 LED 기술 개발
을 주도했으며 Nichia와의 특허 분쟁 끝에 2002년 9월 Cross
license를 체결하 고 고출력, 고휘도 블루 LED를 도요타 자동
차의 후미등, 계기판 등에 적용하고 있다. Toshiba 및
Matsushita와 협력하고 있다. 또한, 유럽 일반 조명 시장 진출
을 위해 조명업체인 Tridonic.Atco와 3년전에 합작사를 설립
하 다. 쇼와덴코(Showa Denko)는 독자적으로 최고급 수준의
12mW급 질화갈륨계 청색 LED를 개발하여 사이드뷰, 옥외용
전광판, 자동차용등에 적용하고있다. 에피웨이퍼 분야에서는
RGB LED 에피웨이퍼 생산, 청색 LED의 경우 독자적인 에피
텍셜 웨이퍼 구조 및 칩 제조 공정 개발하고 디바이스분야에서
는 방열특성 및 신뢰성의 향상을 기 할 수 있는 플립칩 구조를
채용함으로써 자동차 및 조명용도에 유리하고 GaN계를 제외
한 화합물 반도체 광소자 재료 분야에서 세계 최 의 시장점유
율 유지하고 있다. Stanley전기사는 70년 이후 적색 LED 시
장의 강자로 LED 업계를 주도하 으나, GaN 기반의 청색
LED에 있어서는 Nichia, Toyoda Gosei에 뒤지고 있으며 주
요 판매처는 전장 및 전자기기용이며, 자동차용 부품산업에 강
점을 이용하여, Headlamp에 LED가 적용된 제품을 개발하
다. 백라이트 설계기술을 이용한 고부가가치제품 개발에 강점
이 있으며 성장이 기 되는 노트북 PC와 TV에 집중하고 있다.
Industry Trends
필립스오스람
서울 마쓰시타IDEC 아바고 시티즌
제조업체 니치아루미레드
옵토세미반도체 전기산업
옵토 테크놀로 일렉트로 샤프
컨덕터 디바이스 지스 닉스
NS6x LUXEOLW W
IDEC ASMT GW5B모델명
083A RebelE2B 아크리치 LUGA
선샤인 -MW20CL-102
시리즈화이트
입력전력 1.1W 2.2W 10W\ 2W 8.5W 2.57W 2.8W 3.5W 3.6W
화이트/ 화이트/
출력색상백열/ 화이트/ 화이트/ 화이트/ 화이트/ 화이트/
화이트화이트/ 백열/
향상된 백열 백열 백열 백열 백열 백열 향상된
연색성 연색성
화이트: 화이트:
80lm 화이트: 화이트: 화이트: 화이트: 화이트: 180lm 화이트: 280lm
휘도백열: 180lm 150~520lm 85lm 400lm 180lm (700mA 245lm 백열:
70lm 백열: 백열: 백열: 백열: 백열: 에서) 백열: 190lm
연색향상: 110lm 180~450lm 68lm 280lm 115lm 150lm 연색향상:
52lm 170lm
70lm/W 90lm/W50lm/W
47lm/W 70lm/W65lm/W
70lm/W 70lm/W
발광효율(화이트, (화이트,
(350mA 42lm/W(화이트, (화이트,
(350mA(화이트, (화이트,
300mA 350mA에서)
800mA 270mA에서)
350mA 360mA
에서) 에서) 에서) 에서) 에서) 에서)
열저항 10K/W 10K/W 4.2K/W 10K/W 1.5K/W 13K/W 8K/W 6K/W 6K/W
패키지 6.5x4.85x 4.61x3.17x 23.1x20.2x 25x25x 37x12x 15x15x 10x10.85x 50x7x 18x18x
사이즈 1.35mm 2.1mm 2.9mm 7.15mm 2.3mm 1.1mm 3.3mm 2.2mm 1.5mm
24 IT SoC Magazine
Industry Trends
특히 노트북은 백라이트모듈에 집중해서 판매할 방침이며 TV용
은 백라이트가 아닌 LED 단체로서의 판매를 확 해갈 방침이
다. 파나소닉전공은 LED조명기구 일본내 시장점유율 1위이고
이를 유지하기 위하여 조명기구 메이커 선진성품 개발력, 세련
된 공간설계력, 신뢰의 품질력으로“EVERLEDS”아이템 확충
을 제안하여 업력을 강화하고 있다.
미국을 표하는업체로는크리(Cree), 루미레즈(Lumileds)사가
있다. 크리사는 1987년에 설립되었으며 광소자, RF 및 파워 소
자의 개발 및 생산에 주력 SiC(탄화규소) 기판을 사용한 고출력
청색, 청록색, UV-LED 양산에 주력하고 있으며 2002년 11월
니치아 화학과 Crossl icense를 체결하 다. 세계 최 GaN 칩
제조/판매 업체이며, SiC기판위에 LED를 성장한다. 주요 Chip
판매 거래 선은 독일의 Osram, 서울반도체 등이 있고 칩 공급
과 더불어 White LED 특허 관련 License를 갖고있으며 라이센
스 공여 상자로서는 롬, 스탠리전기, 서울반도체, kingbright
사, Cotoco 등이있다. 루미레즈(Lumileds)는Philips와Agilent
의 합작사로 설립되었으나, 2005년 Philips가 Agilent의 지분
을 인수하고, 2007년 1월 잔여 지분을 100% 인수하 다. 적색
LED 및 고출력 Package의 선두업체이고 Large Chip을 적용
한 고출력 Package 제품을 차량용, 신호등, 일반조명용, LCD
Backlight용 모듈 기술을 개발하 다. 고출력, 고휘도 청색
LED 시장을 선점하고 있고 칩과 램프 모두를 공급하고 있으며
적색, 청색, 녹색컬러와 백색LED도 상품화한 기업체로 년간 수
십억개의 LED를 생산하고 있으며 LUXEON이란 이름으로 고
출력파워 LED를 생산판매하여업계를 리드하고있다.
독일의 표적인LED 업체는Osram Opto Semiconductor사
로Siemens와Osram의합작회사로자동차Interior용에적용
되는 LED 선두 업체이다 청색, 적색 LED까지 다양한 용도의
LED를보유하고있으며Thin GaN 구조LED를상용화하고있
다. 만 및 국내 업체를 상으로 TAG 형광체에 해 License
를활용하고있으며최근에는전장용Headlamp, 조명용고출력
Package, 중 형 LCD Backlight에 개발력을 집중하고 있다.
백색LED분야에서는Cree사로부터GaN계청색LED 칩을조달
하여독자적인형광체기술에의한백색LED를개발하여상품화
하고있다. 휴 전화용도에특화하지않고자동차, 일루미네이션
이나 조명분야에 주력하고 있으며 타 제조업체와 사업 역에서
용도개척을추진해오고있다.
만의주요업체로는에피스타(Epistar), Arima Optoelectro-
nics 등이 있다. 에피스타는 세계 최 Red Chip 생산 업체로서
만 최 의 GaN 칩 제조를 하고 있다. 1996년 후반에 설립되
었으며 에피웨이퍼와 칩을 동시에 생산한다. UEC와 2005년
합병하고 최근에는 Epitech, Highlink와 합병하며, 규모의 경
제를 실현하여 세계 최 칩 공급업체로 부상하 다. 청색 LED
의 생산량도 니치아화학, Cree, 토요다합성, South Epitaxy에
이어 세계 5위의 규모가 된다. 현재 에피스타는 고휘도 청색
LED에서 만을 선도하는 기업이고, UEC는 LED 전체를볼때
만 최 의 공급업체이다. Arima Optoelectronics는 High
Power LED Epi-Wafer를 생산한다. 만 업체 중에서 최초로
일본시장에 진출하 고 토요타고세이와의 전략적 제휴로 니치
아특허 침해 문제를 해결하 다. 하바텍은 1995년 설립된 LED
칩 생산업체로 애질런트 모토롤라 등이 주요 거래처이고 만
휴 폰용 LED 칩 시장 점유율 1위 업체로 국내업체에 자동차
용 및 일반 실내외 조명용 파워 LED 및 중 형 TFT-LCD
BLU용 LED칩을 공급하고 있다. 이외에 2008년 순매출액이
10억~100억 만달러 규모의 주요 칩 및 패키징업체로는
OPTO TECH, TYNTEK, HUGA, FOREPI, EVERLIGHT,
BRIGHT, Unity, AOT, LEDTECHTK사 등이 있다.
중국의주요LED 웨이퍼및칩생산업체는쟝시Lattice Power,
샤먼, 쟝시 Lianchuang, 산둥 Huaguang, 선전 Fangda, 항저우
Silan Azure, 다롄 Lumei, 상하이 Blue 등이 있으며 웨이퍼와
칩 생산기술은 낮지만 현지 칩 생산량은 증가세이다. 현재 중국
의칩국산화비율은50%미만으로 칩의수입량이높으며성능과
휘도가 높은 LED칩은 부분 수입에 의존하고 있다. LED 패키
지관련 생산업체로는 포산 Lationstar, 닝버 CNELE, 광저우
HongliTronic 등 600여개에 이르며 LED 패키지 생산량은 연
평균 30%이상 급성장세를 보이고 있다.
Ⅳ. 친환경 고효율 LED의 일반적인 적용
현재 고출력화이트 LED의 발광효율은 80lm/W 이상을 나타
내고 있으며, 이 값은 형광등 성능과 같은 효율로 내외부 조명을
위한 고출력으로 사용될 수 있다. 이와 같은 기술개발 속도이면
고출력화이트 LED의 발광효율은 2010년경에는 100lm/W,
2015년경에는 150lm/W에 도달할 것이다. 고효율 LED가 일반
적으로 제일 많이 적용되는 분야는 일반조명의 체조명으로서
의 역할과 핸드폰 적용분야, 신호등 적용분야, 인포메이션 적용
분야, LCD 적용분야, 자동차적용분야등이다.
조명용 LED는 향후 성장성으로 보아 LED 최 시장이 될
것이다. 100lm/W 이상의 광효율 달성이 예상되는 2011년 이후
July 2009 25
에는 형광등 체가 가능할 것이며, 시장의 괄목한만한 성장이
예상된다. 세계 조명 시장은 Lamp 기준 약 10조원이며, 지역
별로는 북미 49%, 일본 8%, EU 26%의 분포를 보인다. 에너지
절약/환경 문제에 한 관심이 고조되며, 조명 산업에 한 중
요성이 세계적으로 확산되고 있는 실정으로 주요 조명업체는
시장 선점을 위해 LED 조명을 집중 육성중이다. 필립스는 미
국 Lumileds를 2년전에 100% 지분 확보하 고, Osram은
Osram Opto Semiconductor에서 LED를 집중 육성하고 있
으며 GE사는 미국 Gelcore에서 조명용 LED를 개발하고 조명
업체인 호주의 Tridonic과 LED 업체인 일본의 Toyoda Gosei
는 조명용 LED 사업을 위해 합작벤처를 설립하 다. 국내 조
명용 LED 분야는 에너지 절감, 환경문제 등 범국가적 문제와
맞물려 형광등, 백열전구 체재로써 지속적으로 성장할 것으
로 전망된다. 우리나라는 2015년까지 LED 조명의 비중을
30%까지 보급하는 것을 목표로 삼고 있으며 정부는 LED 조명
시장 발전을 위해‘LED/반도체 조명산업발전전략’과‘LED
조명 15/30 보급 프로젝트’를 추진 하고있다. 현재, 조명분야
에 사용되는 LED는 건축조명, 환경조명, 간접조명 등 특수한
분야에 사용되고 있으며, 시장 규모는 전체 LED 시장의 5% 정
도에 지나지 않는다. 2011년 경 일반 조명시장의 LED 침투율
은 10% 정도일 것으로 예측되나, 이에 한 전문가들의 견해는
다양하다.
휴 폰에는 키패드, 지시계, LCD 창의 백라이트, 카메라 폰
의 플래시가 채용되고 있으며, LED 전체 시장의 절반을 차지
하고 있다. LCD 창의 백색 광원을 공급하는 싸이드뷰 시장이
성장을 견인하나, 연평균 50% 이상의 판가 급락으로 인해 시장
은 정체중이다. 휴 폰의 슬림화 및 LCD 창의 형화에 따라
LED의 두께는 더욱 얇아지고, 고휘도 LED가 적용고 있다. 최
근에 출시되는 휴 폰들은 두께는 0.4mm, 휘도는 1.5cd 이상
의 고휘도 LED를 채용하고 있고, 휴 폰을 이용한 동 상, 사
진 촬 , 게임용 등의 사용이 증가함에 따라 기존 Blue LED에
Yellow 형광체를 적용하는 방식에서 색재현성을 높일 수 있는
Blue LED + Red/Green 형광체를 적용한 White LED가 채
용되고 있다.
중 형 LCD BLU용 LED로서의 사용은 LCD는 자체 발광을
하지 못하므로, 판넬 하단부, 혹은 사이드부분에 LED칩을 이
용한 백라이트를 통해 백색 광원을 공급한다. LCD 백라이트용
LED는 휴 폰과는 달리 LCD 창의 사이즈가 수십 배로 당
적용되는 LED의 수량이 매우 크다. 부분의 LCD가 CCFL을
사용하 으나, LED의 광효율 향상, RoHS 등의 환경 규제로
인해 LED를 백라이트 광원으로 적용한 제품의 개발과 출시가
삼성전자와 LG전자에서 급격히 이루어지고 있다. LED는
CCFL 비 고가이므로 가격 경쟁력 확보가 우선적으로 해결
해야할 문제이다. 업계에서는 LED의 기술 개발 속도 및 판가
하락 속도가 커서 올해를 기점으로 LCD의 백라이트 광원으로
LED 사용이 가속화 되고 있다.
LED의 교통신호기 분야는 잠재 수요가 매우 높으며, 국가
차원의 획기적인 에너지 절약과 고용 창출에도 상당한 도움이
되는 부문이다. 국내 LED 신호등 시장은 LED 교통신호기,
LED 안전표지, 철도용 LED 신호기와 같은 시장이 존재하고
있다. 자동차 분야에서도 기존 전구 신 LED 소자로 급속히
체되고 있으나 자동차용 램프의 해외 의존도는 매우 높은 실
정이다. 이미 신차 및 고급자동차를 중심으로 계기판뿐 아니라
헤드라이트, 브레이크등, 방향 표시등에도 LED 채용이 증가하
는 등 시장이 크게 성장하고 있다. 자동차 조명용 LED 분야는
독일의 오스람, 미국의 애질런트 테크놀로지, 일본의 니치아 등
선진 외국 업체들이 독점해오고 있지만, 최근 국내 LED 업체
들의 출사표가 이어지고 있다.
최근 전광판 분야의 LED 전광판 시장은 가격하락과 수요증
가의 둔화로 시장의 확 가 다소 주춤하고 있으나, 해외 수출과
실내용 LED 전광판 설치로 방향이 전환되면서 활로를 찾고 있
다. LED 전광판 중에서 VHS는 고속도로 표지판, 공항표지판,
은행, 주식 시세판, 지하철 안내판 등에 설치되는 가장 보편적
인 LED 전광판으로 점차 역을 확 하고 있다. ITS용 전광판
의 실시간 교통정보 문자서비스 등의 경우 수년전부터 부각되
기 시작하면서 각광을 받고 있다.
그림 3. 친환경 고효율 LED의 일반적인 적용예
Industry Trends
26 IT SoC Magazine
Industry Trends
Ⅴ. 친환경고효율LED의특수용도적용
LED는 일반 조명뿐 아니라 살균, 노광 및 감식을 위한 UV
로서의 사용, 식물재배나 해충의 퇴치를 위한 조명, 바다에서
어류를 유인하기 위한 광원, 의료용 및 피부미용을 위한 광원,
심리치료를 위한 특수한 목적에서의 사용 등 점차 사용용도가
넓어져가고 있다. 살균용 UV광원은 인위적으로 살균 목적에
맞는 UV파장 를 형성하는 것이다. 태양으로부터 지구로 직접
전달되는 UV형태는 UV-A(320~400nm), UV-B(280~320n
m), UV-C(100~280nm) 3가지가 있으며 전달도중 기중의
오존층에서 부분 흡수된다. UV-A는 지구표면에 도달하는
99%형태로 식물에 아주 미약한 향을 미치며 UV-B는 식물
조직의 손상과 인간에게 피부암유발을 일으킬 수 있는 파장
역이고 UV-C는 박테리아와 바이러스를 태워 죽일 수 있는 파
장 역이다. 살균에 쓰이는 파장은 UV-C파장 역으로 이 중
에서도 253.7nm 파장은 박테리아나 바이러스의 DNA에 가장
치명적으로 작용하여 99.5%이상 죽이거나 무해하게 변화시켜
번식을 방지 한다. 다른 살균법과 비교해 소독하는 시간이 짧으
며(박테리아의 경우 3~7초), 약품을 사용하는 방식과 달리 소
독 후에 잔존물이 남지 않는다는데 장점이 있다. 자외선 살균의
특징으로는 모든 세균류에 유효하며 피조사물에 거의 변화를
주지 않아 과일이나 채소류에 조사하여도 산도나 미네랄의 파
괴가 없으며 조사받은 균에 내성을 주지 않고 사용방법이 간단
하기에 인위적으로 살균 파장 에 맞는 UVLED를 제작하여
UV살균기로서 응용할 수 있다. 이외에도 UV조명으로서 사용
되는 분야는 UVLED를 이용한 위조 화폐 및 신분증 여권 등의
검사에 이용할 수 있으며 반도체 노광장비 및 반도체 검사장비
등에 사용될 수 있다.
LED의 농어업 적용분야는 농업분야의 식물 및 미생물 생장
을 위한 조명과 해충 퇴치기능 등이 우선시되고 어업분야에서
는 오징어나 갈치등의 집어등, 부표 광원 등이 있다.
식물조명에서는 종래 인공광원에 비하여 식물의 광합성 및
생장에 필요한 파장 역만을 갖는 단색광과 소형으로 판넬화가
가능하여 growth chamber와 같이 비교적 좁은 공간에서도
활용이 가능하며, 전력 소모량이 적고 열선을 방사하지 않아 식
물에 해를 미치지 않고 수명이 길어 오랫동안 사용할 수 있어
반도체를 이용한 견고한 패키지로 습기가 많은 식물재배에 적
합하다. 식물은 특정 파장 역별로 반응이 상이한데 적색 파장
은 식물의 성장을 촉진시키고 청색은 줄기의 성장이 억제되고
잎이 넓고 크게 되므로 적색과 소량의 청색을 조합시키면 높이
에 비해 잎을 넓고 크게 만들 수 있다. 녹색을 사용하게 되면 엽
록소에서 광흡수가 적어 광합성 및 성장이 억제되어 잎이 가늘
고 길게 된다. 식물은 기본적으로 광합성에 의하여 성장하고 그
외에 주요한 광반응으로는 광형태 형성의 강반응과 약광반응이
있으며 피토크롬이라는 색소의 움직임을 통하여 종자발아, 꽃
눈분화, 개화, 자엽의 전개, 엽록소합성, 절간 신장 등의 질적
변화가 유도된다. 광합성에는 클로로필이라고 하는 색소가 관
련하는데 특히 적색(660nm 부근)과 청색(450nm 부근)에 2개
의 흡수피크가 있어 이파장이 특히 유효하게 작용하며 적색광
과 청색광이 균형 있게 배합되어 있어야 식물의 건전한 생육이
가능하다. 적색광을 이용한 광합성촉진과 개화조절 외에도 초
적색광을 이용한 과실수나 당도나 사포닌의 증가, 녹색광을 이
용한 곰팡이발생억제, 미세한 조도조절의 버섯류재배, 미생물
배양 등 다양한 농생물에 LED 적용이 가능하다.
해충방제를 위한 LED조명은 해충이 좋아하는 빛인 수은색
등의 낮은 파장을 이용하여 해충을 유인하여 포집하는 방법과
해충이 싫어하는 580~620nm 역의 LED조명을 이용하여 쫓
아내는 방법이 있다. 현재는 자연의 생태계를 파괴하지 않는 후
자의 방법에 하여 연구되고 있다. 우리나라의 경우 해충방제
는 전적으로 화학농약에 의존하고 있는데 화학농약의 부작용인
자연평형파괴와 동식물 체내축적으로 환경오염의 주범으로 인
식되어 사회적 반감이 증 하면서 점차 화학 농약에 한 거부
감과 친환경 농산물이 선호되고 있다. 일본에서는 각종 형광램
프의 효과를 비교하 고 고압나트륨 등 조명을 이용하여 해충
의 과실 흡즙, 산란, 교미 등을 억제하는데 효과를 보고 있다.
부분 노지에서 재배되는 과채류보다 시설물 안에서 재배되는
과채류에 행해지는 농약살포횟수가 많기에 LED조명을 이용하
여 해충을 쫓아내는 기술은 먹이사슬을 끊지 않고도 활용될 수
있어 매우 중요할 것이다. 오징어집어등에 사용되는 LED는 바
닷물의 빛 흡수력이 청색에서 가장 낮아 50m정도의 물속에서
는 blue LED와 메탈 할라이드 램프가 비슷한 밝기로 보이고
오징어가 가장 잘 인식하는 빛의 파장 역 및 플랑크톤이 잘따
르는 청색 계열 파장 를 사용한다. 실질적으로 어선의 어업을
위한 메탈할라이드 구동과 조업을 위한 발전기구동에 소요되는
유류비를 LED를 사용함으로써 전력소모를 폭 줄일 수 있으
므로 유류비를 감소시키는 장점이 있다.
의료조명에서는 통증치료기에는 적외선 LED, 피부노화치료
기기에는 황색 LED, 치과용 UV 광중합기에는 UV와 청색
LED, 메디컬플래쉬, 메디컬 일루미네이션, 스코우프광원 등에
는 백색광원이 사용된다. 피부치료에 사용되는 LED광원을 예
를 들면, 특정 파장의 빛은 다양한 광학적 특성을 나타내는데
특히 단색광 성질인 425nm, 660nm, 830nm 역 3파장은 피
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부치료에 필요한 살균, 진정, 재생에 관여하는 파장 역으로 매
우 필요한 파장 역이다. 빛을 이용한 치료원리는 광역학반응,
광생체자극반응, 광열생체자극반응을 이용하는데 광역학반응
에는 순수 청색 파장 역인 415nm가 관여해, 항바이러스 효과
가 있어서 여드름의 원인균, 피부의 정상상재균인 P-Acne을
박멸할 수 있는 기능이 있으며 P-Acne을 잡기위해서는 99%
순수한 청색파장 역의 광원이 필요하다. 광생체 자극반응에는
적색 파장인 660nm파장 역이 관여하게 되는데 이 파장 역
은 혈액순환을 촉진시키는 작용을 하여 Cystic Acne, Ph조절,
진정작용, 재생 등에 이용된다. 광열생체자극반응에는 IR 파장
역인 830nm 파장이 관여하게 되며 세포를 자극하게 되면서
세포재생, 가용성콜라겐생성, 엘라스틴생성을 유도하게 되어
잔주름 완화와 미백, 되젊어지게 한다. 세가지 파장 역을 적정
하게 이용함으로써 상포진, 단순포진, 아토피피부염, 모발관
리, 여드름 등의 치료에 응용할 수 있다. 즉 선택적인 광파장을
발생시켜 광역학반응과 광반응, 광열반응의 단계적인 과정을
거치게 되고 또한 선택적인 과정으로 박테리아의 살균으로 인
한 박멸, 혈액순환의 촉진으로 인한 신진 사의 증 와 세포분
열증가, 교원섬유의 합성증진으로 피부가 빠른 시간내의 진정
효과와 재생이라는 과정이 이루어지게 되는 형태이다.
색채치료란 색의 에너지와 성질을 이용해 심리치료와 의학
에 활용하는 요법으로 색채는 심리뿐만 아니라 물리적인 신체
활동이나 질병의 경과에도 많은 변화를 일으킨다. 컬러 중에서
각자에게 잘 맞는 컬러를 찾아내고 이용함으로써 심신의 균형
과 조화를 찾아내는 것이 목적으로 컬러가 가진 에너지를 이용
하여 각자 체질과 상태에 맞는 컬러를 찾아 심리적 안정감, 집
중력 강화 효과, 신체 밸런스 조율, 유지에 활용한다.
밝고 화사한 색은 기분을 좋고 들뜨게 해주며 따뜻한 색은
일반적으로 원기를 북돋고, 차가운 색은 사람을 차분하게 만들
고 어둡거나 칙칙한 색은 개 기분을 침울하게 만든다. 흥분된
상태에서는 마음을 차분하게 가라앉혀주는 파란색을 이용하여
교감 신경계에 작용하도록 하고 무기력하고 활력이 없을 때는
주홍색을 이용하여 뇌와 동맥에 자극을 주어 활력을 되찾을 수
있도록 한다. 분홍색은 몸의 진동을 높혀 활력을 주고 오렌지색
은 뇌자극과 염증감소효과, 스트레스 해소와 심리적 안정, 의욕
상승 등의 몸의 기능을 정상화하도록 도와주는 기능을 갖는다.
레몬색이나 노란색은 기억력을 높이는 기능, 빨강색은 적혈구
증가와 모발과 두피 혈액순환 개선효과 및 온열 작용이 있고 녹
색은 모세혈관 순환 개선, 파란색은 근육긴장 감소와 진정작용,
보라색은 뇌를 자극하여 신체 배런스를 조절하고, 머리를 맑게
하며 두뇌활동의 안정에 기여하여 정신적 스트레스 감소하며
만성피로감을 개선하는 등 다양한 색채를 이용한 심리치료에
활용되어지고 있다. 이외 특수조명사용으로는 가시광선을 이용
한 통신, 고신뢰성을 요구하는 군수 및 우주분야와 카메라의 오
토포커스를 위한 보조광원, 터널광고, 감성조명 등 다양하게 적
용될 수 있다.
그림 4. 친환경 고효율 LED의 특수용도 적용
Ⅵ. 친환경 고효율 LED의 시장 현황 및
전망
LED는2008년전 세계기준50억달러규모의시장을형성하
고 있다. 휴 폰 관련 시장을 중심으로 그 적용 범위는 디스플레
이, 자동차, 조명에 이르기까지 지속적으로 확장추세이며 년도
가바뀌어감에따라 주요적용점유율도변화해가고있다.
그림 5. 적용처에 따른 LED 시장 점유율자료 : Strategies Unlimited, Credit Suisse estimates
2008년도에 판매된 칩의 개수는 적외선광 83억개, 가시광
적색계열 805억개, 가시광 청색계열 254억개, 자외선광 1천만
개로 총합 1,142억개 정도이다. 2008년까지 휴 폰 적용 LED
를 중심으로 성장해왔고 키패드 및 카메라 플래시 등에 많이 적
Industry Trends
농수산의료UVLED
살균 기기 식물재배
해충방제
집어등
색채심리
위폐감지
반도체노광/검사
Vehicle 우주/군사 기타..
28 IT SoC Magazine
Industry Trends
용되었다. 소형LCD에 적합한 LED BLU가 적용되면서 휴
폰 및 모바일 소자의 LED시장은 2008년 기준 20억불로 성장
했고, LED 전체시장 비중의 40%를 차지하 다. 자동차용
LED시장은 장수명을 장점으로 내장용 조명에 도입되어 점차
외장형으로 확산되는 추세이다. 브레이크등, 방향지시등에 적
용되고 있으며 2008년 내장용 LED적용은 5.8억불 규모이고
외장용 적용 LED시장은 1.7억불 수준이다. 2008년 세계조명
시장은 부분 백열등과 형광등이 차지하고 있으며 형광등이
34.5%, 백열등이 62.3%를 차지하고 있다. 그에 반해, LED조
명은 3.1%에 불과하지만 LED조명시장의 급성장 전망은 녹색
성장시 를 맞이하여 수명이 길고 전력소비가 낮은 LED조명
의 확 보급을 위해 각국이 경쟁적으로 적극적인 지원책을 마
련하고 있기 때문에 LED조명이 본격적으로 보급되면 시장의
파급성은 상당히 커질것이다.
그림 6. 2007-2008년 응용분야별 LED시장 성장률자료 : Displaybank
지난 2년간 휴 폰내의 키패드조명, 사이드뷰 BLU, 카메라
플래시관련 LED시장은 성장률이 둔화되어 정체상태를 보이
고 있어 2010년 이후 휴 폰 관련시장은 다소 축소될 것으로
보인다. 이미 성숙기에 이른 휴 폰시장에 비교하여 TV 등에
적용하기 위한 LCD용 BLU시장은 올해부터 본격적으로 시작
되어 향후 3~4년간은 노트북, TV 등의 LED BLU가 견인할
것으로 보이며 LED 모듈을 적용한 LCD TV의 판매량 호조로
급격한 시장 성장세가 예상된다.
그림 7. LCD TV용 LED BLU침투율 전망자료 : 한화증권 리서치센터
자동차 LED시장은 현재는 내장용과 외장용에서 브레이크
등과 방향지시등에 주로 적용되어 왔지만 고출력 칩의 개발과
방열패키지기술의 완성도가 높아지면 높은 신뢰성을 갖추게
되어 전조등에 사용함으로써 자동차내의 부분 조명 관련된
교체부분을 완성할 수 있게 될것이다.
조명에 있어서의 LED산업은 매년 20%이상 가격이 인하되
어 경쟁력을 확보하고 있는 것을 감안하면 본격적인 시장 확
는 2012년 이후 나타 날것으로 기 되며 LED조명의 장기적인
시장규모는 매우 낙관적으로 볼 수 있다.
그림 8. LED의 가격감소와 효율증자료 : Credit Suisse
후지키메라보고서에 의하면 2011년도에 판매가 예상되는
칩의 개수는 적외선광은 74억개, 가시광 적색계열은 721억개,
가시광 청색계열은 396억개, 자외선광은 4천만개로 총합
1,193억개 정도이며, 2013년도에 판매가 예상되는 칩의 개수
는 적외선광은 83억개, 가시광 적색계열은 781억개, 가시광
청색계열은 579억개, 자외선광은 9천만개로 총합 1,444억개
정도이다. 청색계열이 많이 늘어나는 것은 백색조명에 적용하
기 위한 것으로 판단된다.
LED는부분별로LED광소자, LED응용기기, LED조명기기로
나눌 수 있다. 칩, 패키지, 단순모듈을 포함한 LED광소자는 용
도에 따라 모바일용, Sign/Display용, Automotive, Signal,
illumination 등으로구분될수있고LED 응용기기는LCDBLU
모듈, 자동차모듈, LED 디스플레이, 정보가전, UV살균 소득 및
경화, LED조명기기는 옥내, 옥내외, 옥외등으로 구분 지을 수
있다. LED시장예측은 각국의 여러 예측 보고서마다 조사하는
방법에 따라 상이한 차이를 보이고 있어 본고에서는 Strategies
unlimited, Fuji Chimera, 친환경 에너지 절감형 LED조명기술
개발산업분석자료를참조하여작성하 다. LED산업구분별세
계시장 전망은 LED광소자부분은 2012년에는 115억불, 2015년
도에는 200억불, 2018년도에는 296억불에 이를 것으로 추정되
July 2009 29
Industry Trends
고 LED응용기기 부분은 2012년에는 226억불, 2015년도에는
420억불, 2018년도에는621억불에이를것으로추정된다.
LED조명기기 부분은 2012년에는 205억불, 2015년도에는
380억불, 2018년도에는 570억불에 이를 것이다.
그림 9. LED산업 부분별 세계시장전망 (단위: 억불)자료 : Strategies unlimited, Fuji Chimera, 친환경 에너지 절감형
LED조명기술 기획보고서 2008.9
LED산업 부분별 국내시장 전망은 LED광소자부분은 2012
년에는 2조4천억원, 2015년도에는 5조원, 2018년도에는 8조2
천억원에 이를것으로 추정되고 LED응용기기 부분은 2012년
에는 2조6천억원, 2015년도에는 6조9천억원, 2018년도에는
11조원에 이를것으로 추정된다. LED조명기기 부분은 2012년
에는 1조2천억원, 2015년도에는 3조6천억원, 2018년도에는 6
조2천억원에 이를 예정이다.
그림 10. LED산업 부분별 국내시장전망 (단위: 억원)자료 : Strategies unlimited, Fuji Chimera, 친환경 에너지 절감
형 LED조명기술 기획보고서 2008.9
Ⅶ. 결 언
현재 세계 각국은 전략적 차원에서 LED 조명산업을 집중 육
성 중에 있다. 미국은 2020년까지 조명시장의 50%를 LED로
보급할 계획이고 일본은 LED 조명을 이용하여 2010년까지 조
명에 사용되는 에너지 20%를 절감할 계획이다. 우리나라는
2015년까지 LED 조명의 비중을 30%까지 보급하는 것을 목표
로 삼고 있으며 이와 같이 보급될 경우 년간 1조 6천억원을 절
감할 수 있을 것으로 추정하고 있다.
이와 같이 고효율의 LED는 기존의 실내 및 실외의 조명기기
기능을 체해 나갈 것이다. LED조명은 친환경고효율의 신기
술임에는 틀림이 없다. 문제는 신뢰성을 갖춘 LED 조명기를 얼
마나 저렴한 가격에 적재요소에 기존 조명등을 체할 수 있도
록 보급하느냐가 관건이다. 전자산업의 많은 예에서 보듯이 신
기술을 이용한 초기 제품들은 비싸지만 량공정기술의 확보와
기술의 발전에 따라 가격이 급속히 떨어지는 보편화된 진실로
볼 때 가까운 기간 내에 부분의 가정과 사무실 및 공장에서
LED조명을 사용할 것이다. 그 외에도 농수산업, 의료, 정보가
전/통신, UV살균등 다분야에 넓게 적용되며 LED관련 고효율
화와저가격화를위한노력은 계속될 것이다.
【참고문헌】
[1] 해외주요국 LED시장동향 2009, 지식경제부, KOTRA, 곽동운
[2] Global business report 해외 LED 5 시장 진출전략, 2009.5, KOTRA
[3] LED growth, Credit Suisse, 2009.5, Research analysts Karsten
lltgen PhD
[4] 2009 LED 관련시장 총조사, Fuji Chimera Research Institute, Inc,
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[5] LED산업, 한화증권 기업분석팀, 2009.3, 오세준
[6] LED 미래기술 전략 및 동향, KAIST EMDEC, 2009.3
[7] LED 結果, Yano Research Institute Ltd. 2009.1
[8] NIKKEI ELECTRONICS ASIA, 2007~2009
[9] 친환경 에너지 절감형 LED 조명기술개발 산업분석보고서, 2008.9
[10] LED market forecast, Strategies Unlimited, 2008.2
[11] Agri-Photonics, Advances in Plant Factories with LED Lighting,
2008, Eiji Goto
30 IT SoC Magazine
1. 서울반도체의 표상품인“아크리치”를소개해주십시오.
서울반도체의 주력제품인‘아크리치’는 세계 최초로 컨버터 없이 일반
가정 및 산업용 AC(교류)전원에 직접 꽂아 사용하는 반도체 조명 광원
입니다. 아크리치 브랜드는 최첨단, 정상을 의미하는 Acro와 풍요, 부유
함을 뜻하는 Riche의 합성어로, 서울반도체 최정상의 광반도체를 통해
보다 풍요로운 삶에 이바지하겠다는 뜻을 담고 있습니다. 일반 LED는
직류에서만 구동되어 교류에서 구동 시 직류-교류 컨버터가 필수적이라
는 단점을 가진 반면 아크리치는 교류에서 직접 구동하기 때문에 컨버
터 없이도 교류에서 사용이 가능한 교류 전원용 반도체 광원입니다. 컨
버터의 수명이 약 2만시간이므로 LED의 수명인 약 5만 시간 지속이 어
려운 반면 아크리치는 컨버터가 필요 없기 때문에 장수명의 장점을 최
화 하 습니다. 아크리치의 이런 혁신적인 기술은 국내외에서 각종 상
을 휩쓸며 증명되고 있습니다. ‘아크리치’는 유럽 최고 권위의 일렉트로
닉 와 E&E 로부터 <최우수 제품상>을 받았으며, 미국의 전자부품전문
지 EDN이 발표하는 <2007년 100 Hot Product>에 선정되기도 했습
니다. 작년에는 지식경제부가 주최하는 < 한민국 기술 상>에서 상을
받는 동시에 < 한민국 10 신기술>로 선정되기도 했습니다. 또한, 서
울반도체의 이정훈 표이사는 이를 개발, 양산한 공로를 인정받아
2009년발명의날기념식에서은탑산업훈장을수훈한바있습니다.
2. 귀사의“아크리치”의 장점과 향후 시장에서 가질 경쟁력은
무엇입니까?
현재 조명용 LED 시장은 LED 조명
이 가지는 가격적 문제 때문에 적용
초기 단계에 있습니다. 하지만 현재
세계적으로 환경오염 문제를 내포하
고 있는 백열등이나 형광등과 같은
기존의 조명제품들을 퇴출시키고 친
환경적인 LED 조명으로 체하려는
움직임이활발하게이루어지고있습니다. 실제로 2008년 12월 유럽연합
(EU)에서는 오는 2012년 말까지 모든 상점의 상품진열 에서 백열전구
를 퇴출시키는‘에너지절감지침안’을 승인했으며미국은정부차원의친
환경, 에너지 고효율 정책의 일환으로 가로등 교체 등 LED 수요를 확
하고 있습니다. 아시아에서도, 일본과 중국 또한 국가차원의 LED 정책
을 잇달아 추진하며 그린산업 육성에 박차를 가하고 있습니다. 우리나라
역시도 2012년까지 공공기관에 설치된 조명 비중을 30%로 확 하는
등 추가경정예산 확보에 주력하고 있습니다. 이로 인한 LED 수요 증가
는 LED 조명 가격 하락을 가져다 주고, LED 조명 가격 가 안정적으로
형성되면 LED 조명시장이 본격적으로 열릴 것으로 예상하고 있습니다.
그러나 일반 LED의 경우는 DC(직류)전원에서만 구동이 가능하여 교류
에서 구동 시 컨버터가 필수적입니다. 일반 LED의 수명은 약 5만 시간
에 달하지만, 수명이 짧은 컨버터(약 1~2만 시간) 적용으로 인해 LED의
일반 수명만큼 지속되기가 힘든 단점이 있습니다. 하지만 아크리치는 컨
버터를 사용할 필요가 없어짐에 따라, LED의 평균 수명만큼 사용할 수
있어 LED가 가지는 장수명의 장점을 극 화 시켰습니다. 아크리치는 유
럽의 CE, TUV 인증, 미국 UL로부터 전자부품의 안전성에 한 신뢰성
을 상징하는 RU인증을 획득하여 그 안전성에 해서도 공인 받았습니
다. 아크리치는 용이한 설치, 설치 비용 절감 및 장수명이라는 장점을
통해 전 세계적으로 이목을 받고 있어 한민국의 신성장동력으로 미래
광원시장을선도할것으로기 되고있습니다.
3. LED 산업 분야에서 가장 중요한 요소는 무엇이며, 귀사는
그요소를확보하기위해어떤노력을하고있습니까?
LED 산업분야에서 가장 중점을 두
는 부분은 원천기술 확보입니다. 서
울반도체는 LED 칩(Chip)부터 패키
지(Package)까지 수직계열화 되어
있으며, 5000여 개 이상의 특허를
확보하고 있습니다. 기술력을 확보
함으로써 세계 유수의 LED 기업과 등한 경쟁이 가능하며, 한민국
LED의 우수성을 전 세계에 알리는 선봉장 역할을 하고 있습니다. 이러
한 기술력을 바탕으로 2009년, LED 시장점유율 1위 업체인 일본의 니
치아화학공업과 크로스 라이센스 계약을 체결했고, 미국의 크리(CREE)
와도 백색 LED 관련 특허를 공유하는 크로스 라이센스 계약을 체결했
습니다. 또한 오스트리아 트리도닉 (Tridonic Atco) 및 관련 특허 협력
사와 실리케이트 형광체 관련 특허 공유 계약을 체결하기도 했습니다.
매년 전 매출의 10%를 R&D 활동에 투자하는 서울반도체는 끊임없는
연구에 한 투자야 말로 미래를 처하는 올바른 자세라고 생각하며
추후에도지속적으로R&D 투자비용을늘릴계획을하고있습니다.
4. 향후 발광 다이오드(LED) 분야의 전망과 이에 따른 귀사의
전략이나비전에 해말 해주시기바랍니다.
서울반도체는 오는 2011년까지 세계 LED 업계 Top 3 기업으로 성장하
는 것을 목표로 삼고 있습니다. 서울반도체는 지난 10월 14일 미국 시장
조사기관인 스트래티지 언리미티드(Strategies Unlimited)에서 발표한
‘2008 고휘도 LED 시장현황과 전망(High Bright LED Market Review
and Forecast 2008)’보고서에서 2007 고휘도 LED 시장에서 상위 10
기업들중가장높은연43.6%의고성장으로 2억 3,400만달러의매
출을 달성해 6위에 오른바 있습니다. 또한 지난 5월 국 광전자 전문
시장조사기관인 IMS 리서치가 발표한‘2009년 세계 LED 시장 분석’에
따르면 서울반도체는 2007년 총 매출액 기준 세계 LED 기업랭킹 4위로
발돋움 하는 쾌거를 이루었습니다. 서울반도체는 세계 LED 시장의 성장
에 힘입어 2011년에는 1조 3천억 원 매출로 로벌 3위 기업으로 성장
할것을기 하고있습니다.
서울반도체(주)
www.acriche.co.kr 031-364-3787
기업소개
July 2009 31July 2009 31
1. 귀사의“LED조명루미다스-H(LumiDas-H) 시리즈”를
소개해주십시오.
화우테크놀러지(주)의 표 브
랜드‘루미다스-H(LumiDas-
H)’시리즈는 기존의 형광등 수
요를 체하게 될 제품으로서
뛰어난 경제성을 갖춘 제품입
니다. 백화점, 레스토랑등의상
업시설에서 많이 쓰는 기존의
할로겐등과비교해80% 이상낮은전력을소비하기때문에, 전기료와유
지비를절감할수있을뿐아니라이산화탄소의배출량도줄일수있습니
다. 별도의설비없이기존의할로겐등과교체하여사용할수있으며, 꽃의
형상을이미지화한디자인은미려한인테리어조명으로서설치되는공간
의품격을높일수있는제품입니다. 특히몸체는화우테크의방열기술을
접목하여열흡수원으로서의역할을충실히할수있게하 으며, 빛을발
하는중심부의LED 광소자를보호하는투명광유도부는빛을고르게퍼
지게하는역할을합니다.
2. 귀사의“LED조명루미다스-H(LumiDas-H)”의장점과
앞으로보완해야할점은무엇입니까?
지난 해 12월 iF디자인상을 수상하기도 한‘루미다스-H’시리즈는 저전
력, 고효율 에너지 절감 부품인 LED 광소자와 화우테크의 독특한 방열
구조를 결합한제품입니다. 화우테크놀러지ㄜ는CNC전용장비생산에서
얻은 아크릴 가공 기술을 이용해 눈부심이 없고 에너지 손실이 적은 광
유도부를 만들었습니다. 이를 통해 기존 LED조명이 갖고 있던 눈부심
현상과 조사 범위가 제한적인 문제를 개선했습니다. 또한, LED조명의
점광을 면광으로 바꾸어 눈부심을 방지할 뿐 아니라 한 방향이 아닌 원
하는 특정방향으로 빛이 확산되도록 유도하기 때문에 LED 빛이 눈에
끼치는 향을 피할 수 있도록 했습니다. 화우테크놀러지ㄜ는 또한 자
체 개발한 방열코일 기술로, 송풍팬 없이도 LED 점등에 따른 열 발생
문제를 해결했습니다. 방열코일을 통해 단위당 방열면적이 최고 4~5배
에 이를 정도로 방열효과가 커서, 통풍이 안 되는 무풍공간에서도 방열
이 원활하게이뤄집니다.
3. 화우테크놀러지ㄜ의LED조명이가진경쟁력은?
화우테크놀러지ㄜ는 표적인 LED조명기업으로서 지난 2008년 LED조
명 부문에서만 연간 608억 원의 매출을 올렸습니다. 또한 국내 LED조
명 업체로서는 드물게 실내 조명에서부터가로등과 보안등, 그리고 터널
등과 같은 실외용 조명을 포함하여 방폭등, 집어등과 같은 특수 조명에
이르기까지 풀 라인업을 갖추고 LED조명 선도 기업으로써 수년 동안
기술력을 쌓아 해외 시장에서 좋은 평가를 받아왔습니다. 특히 지난 6
월에는 LED투광등 신제품인‘루미다스-SL(LumiDas-SL)’시리즈를 공
개하고 본격적인 특수∙산업 조명 시장 공략에 나섰습니다. 투광등과 같
은 특수∙산업 조명 제품의 경우 개발의 어려움으로 진입 장벽이 높고
일반생활조명보다 전기 사용량 절감 효과가 커 시장 선점에도 유리합니
다. 이 밖에도 최근 기존 방폭등을 체할 수 있는 방폭등‘루미다스-
E(LumiDas-E)’시리즈는 고와트급(10W 이상) 제품으로서는 세계 최초
로 국제 인증을 획득하기도 했으며, 지난 해 7월부터 약 2달 간에 걸쳐
LED 집어등 시험 조업을 실시해 66%가량의 유류소비량 절감 효과의
성과를 보이기도 했습니다. 화우테크놀러지ㄜ는 앞으로도 끊임 없는 기
술 개발∙연구의 과정을 통해 다양한 곳에 LED조명이 사용될 수 있도
록 노력할예정입니다.
4. 향후 LED 분야의 전망과 이에 따른 귀사의 전략이나 비전
에 해말 해주시기바랍니다.
지난 6월 지식경제부가 저탄
소 녹색성장의 일환으로 2012
년까지 공공기관 조명의 30%
를 발광다이오드(LED)로 바꾸
고 저효율 조명기구인 백열전
구를 올해 안에 LED조명으로
바꾸도록 추진하겠다고 발표
한 이후 LED조명에 한 수
요가 크게 증가하고 있습니다.
화우테크놀러지ㄜ는 다양한
‘화우 LED조명’제품 라인업을 바탕으로 정부의‘녹색 뉴딜’정책에 부
합하는 사업을 적극적으로 추진할 예정입니다. 특히 화우 LED조명은 기
존 실내 외 조명용 백열등과 할로겐 램프를 체하는 LED제품을 포함
해 가로등, 보안등, 유통 매장에 설치되는 형광등 체 LED튜브까지 전
제품을 고루 갖추고 있어 정부가 시행하는 공공기관 조명 교체 사업에
있어 앞서가고 있습니다. 뿐만 아니라‘저탄소/친환경 도시 개발 프로젝
트’의 가로등 및 보안등 교체 사업에도 적극 참여하여 국내 LED조명
시장을 선도할 계획입니다. 또한 화우는 LED조명의 선도 기업으로서 수
년 동안 자체적으로 기술력을 쌓아 왔으며, 화우의 기술력은 해외 시장
에서 좋은 평가를 받아왔습니다. 특히‘환경우선’이라는 범 세계적인 기
조에 따라 LED조명 분야가 새로운 성장동력으로 주목 받게 되면서 화
우의 기술이 세계 시장에서도 인정 받기 시작했습니다. 화우는 해외 판
매 법인을 통해 미국, 일본, 유럽 시장에 한국 LED조명의 기술력을 널
리 알리는 한편, LED조명 시장의 선두주자로 확고히 자리잡을 수 있도
록 노력할것입니다.
기업소개
www.fawoo.co.kr 032-670-3000
화우테크놀러지(주)
32 IT SoC Magazine
정부는 최근 녹색성장 정책의 일환으로
공공부문의 백열전구를 LED조명으로 교
체시키고 오는 2015년까지 전체조명의
30%를 LED로 바꾸겠다는 계획을 밝혔
다. LED는 에너지 절감과 환경친화적인
장점 때문에 신선장동력으로 주목받고 있
으며 향후 LED관련 산업은 급성장할 것
으로 예측되고 있다. 여기에서는 친환경
미래 지향기술인 LED 관련 주요 장치 및
기술 등을 소개한다.
●Controller
상 데이터를 입력받아 데이터가 표출될
수 있도록 해주는 제어장치이며, EPROM,
SRAM, MPU 등으로 구성된다. 입력데이
터를 EPROM에 저장하여 저장된 데이터
를 MPU를 통해 연산 처리 후 CLK, COM
신호와 함께 전송한다. LED 모듈에 상
이 표출되는 형태를 갖으며 LED의 가장
큰 장점인 화려한 컬러 연출을 위해서는
반드시 컨트롤러가 필요하다.
●형광물질(Fluorescent Material)
형광을 내는 물질로서 석유, 납유리, 시안
화백금 등으로서 실용적인 것으로는
ZnS:Cu 라고 기재하는 것으로 주로 브라
운관이나 전자현미경 등에 사용한다. 원료
물질과 첨가해주는 부활제의 조합에 따라
다양하여 목적에 맞게 제조해 색을 구성한
다. 백색 LED구현을 위해 청색 LED에 노
란색 형광물질(YAG, Yttrium Aluminum
Garnet)을 첨가하는 방법이 있다.
●MoCVD(MetalOrganicChemical
Vapor Deposition, 유기금속 화
학증착법)
화학반응을 이용하여 기판상에 금속 산화
막을 형성하는 박막 형성법. 진공으로 된
통 안에서 가열된 기판에 증기압이 높은
금속의 유기 화합물 증기를 보내어 그 금
속의 막을 기판에 성장시킨다. 어떤 조건
에서는 화합물 반도체의 결정을 에피택시
얼 성장 시킬 수도 있다.
●플립칩(Flip Chip)
LED 발광효율을 개선시키기 위한 특징적
인 기술로 플립칩 기술을 사용하고 있다.
이 기술은 반도체 칩을 회로 기판에 부착
시킬 때 금속 리드(와이어)와 같은 추가적
인 연결 구조나 볼 그리드 어레이(BGA)와
같은 중간 매체를 사용하지 않고, 칩 아랫
면의 전극패턴을 이용해 그 로 융착시키
는 방식으로 선없는(leadless) 반도체라고
도 한다. 패키지가 칩 크기와 같아 소형,
경량화에 유리하고 전극 간 거리(피치)를
훨씬 미세하게 할 수 있다. 일반적으로 질
화물 반도체는 절연체인 사파이어 기판
위에 성장하기 때문에 질화물 반도체 표
면으로 부터 광을 추출하게 된다. 그러나
사파이어 기판은 열전도도가 좋지 않아
GaN-LED 열방출에 큰 문제점으로 지적
되어 왔다. 이러한 문제를 해결하기 위하
여 전극을 PCB(Printed Circuit Board)
기판에 패키징하고 사파이어로부터 광을
추출하는 플립칩 기술이 제안되었다. 즉,
Ni/Au의 광 투과성 전극은 로듐(Rh)과 같
은 높은 광반사 특성을 갖는 오믹금속으
로 체하여 빛의 리사이클(재활용)이 되
도록 하여 광추출효율을 개선시키게 되고
전극패드 및 질화물 반도체층을 열방출이
용이한 PCB보드에 부착함으로서 열방출
효율을 개선 시킬 수 있다.
●백색 LED BLU
액정표시장치(LCD)의 광원으로 사용되는
부품을 BLU(Back Light Unit)라고 하는
데, 이는 광원이 LCD패널의 뒤에 장착됨으
로써 유래. BLU는 크게 도광판형(Edge
Light Type)과 직하형(Direct type)으로 나
눌 수 있다. 그림은 전형적인 백색LED가
사용되는 BLU를“백색 LED BLU”라 부
르고 있으며, 현재 핸드폰 등 소형 모바일
기기의 부분에 적용 되고 있다. 노트북
등 중형 LCD의 BLU에도 적용되기 시작
하고 있어 BLU의 새로운 안으로 떠오
르고 있다.
●도광판(LGP, Light Guide Plate)
BLU의 휘도와 균일한 조명 기능을 수행하
는 부품. LCD내에서 빛을 액정에 인도하
는 BLU안에 조립되어 있는 아크릴 사출물
을 말하며, 백색LED 또는 냉음극 형광램
프(CCFL) 등의 BLU광원에서 발사되는 빛
을 LCD 전체 면에 균일하게 전달하는 역
할을 하는 플라스틱 성형렌즈의 하나이다.
●LED Dirver
LED 분야 주요 장치 및 기술
Guide to LED
July 2009 33
입력전압변동이 심하고, 낮은 전압으로 부
터 안정된 밝기 및 높은 효율로 LED를 켜
주는 IC를 말한다. LED가 현재 휴 폰의
적용에서 조명용, 네온사인 등으로 활용범
위가 넓어져 LED Driver IC의 수요는 고
성장할 것으로 전망된다.
●SMPS(Switching Mode Power
Supply)
SMPS는 외부에서 공급되는 교류(AC) 전
류를 직류(DC)전류로 전환(Switching)시
킨 후 원하는 각종 전자기기의 조건에 맞
는 전압으로 변환시켜 공급하는 장치이다.
전기는 발전소에서 수요처에 이르기까지
전력량 변화와 같은 다양한 변수에 의해
전압이 수시로 바뀌게 된다. 220V로 공급
되는 전기가 200V로 낮게 또는 240V로
높게공급되기도한다. 불규칙한전압의공
급은 전자기기 고장의 원인과 장비의 성능
저하로 발생하는 피해가 올 수 있다.
SMPS는 그것을 사전에 방지해주는 역할
을 해주는 제품으로 입력전압에 변동이 있
더라도 원하는 출력전압을 변동 없이 일정
하게공급하는기능을가진제품이다. 특히
220V이하의낮은전력으로구동되는전기
제품의 경우 SMPS가 연결되지 않으면 구
동자체가 불가능할 뿐 아니라제품파손및
화재발생의 위험성도 높기 때문에 각별한
주의를기울여야하는부분. 낮은전력으로
구동되는 LED조명에 있어서도 SMPS는
필수적인 부품인데 LED용 SMPS 사용시
주의를기울여야할부분은EK인증의획득
여부이다. 현재 조명용 컨버터로 사용되는
모든 제품은 전기용품안전관리법에 따라
반드시EK인증을획득해야한다.
●LED칩
LED칩은 반도체의 일종으로서 전류를
받아 빛을 방출하는 광원으로 LED조명
에 있어서는 백열전구의 필라멘트와 같은
역할을 하는 부품이다. 형성된 LED칩에
리드프레임과 와이어를 연결하고 인캡슐
런트 등을 덮어 칩을 보호하면서 빛이 최
한 외부로 방출되도록 포장하는 단계를
마친 것을 LED패키지라고 한다. 흔히 통
용되는 LED소자라는 단어가 LED칩과
LED패키지를 범용으로 지칭해 혼돈이
일어나는 경우가 있는데 일반적으로
LED소자라고 표현되는 부분은 바로
LED패키지라고 볼 수 있다.
●LED 직접변조
레이저 다이오드(LD) 변조에 비해 회로
구성이 간단하고 바이어스 회로가 간단하
게 구성된 변조. 스펙트럼 폭이 넓고 고출
력을 낼 수 없기 때문에 장거리용이나 단
일 모드에서는 사용하기 어렵다. 발광 다
이오드(LED)의 전류, 광출력 특성은 직선
성이며 발광 역의 캐리어 농도를 증가
해서 응답 속도를 빠르게 할 수 있으나 발
광 효율이 떨어진다. 짧은 전송 구간의 광
전송 시스템에서는 가격이 저렴한 LED를
사용한다. LED의 변조는 최 100MHz
정도이다.
●백라이트유닛(Back Light Unit)
BLU은 자체적으로 빛을 내지 못하는
LCD 뒷면에서 디스플레이 상이 눈에
보일 수 있도록 고르게 빛을 비춰주는 역
할을 한다. LCD 전체 재료비에서 차지하
는 비중은 20~50%에 이른다. 종류별로
음극형광램프(CCFL) 백라이트 유닛과 발
광다이오드(LED) 백라이트 유닛이 있으며,
자연색의 85% 정도를 재현하는 CCFL 백
라이트 유닛을 주로 사용해 왔다.
●무분극(non-polar) LED
무분극은 극성이 없다는 의미로 구체적으
로는 무극성 결합과 무극성 분자의 두 가
지 의미로 사용된다. 엄 한 의미에서 무
극성 결합의 경우는 동일한 원자와 원자
사이의 결합만이 무극성 결합이며, 동일
한 원자의 경우 전기음성도(electro
negativity)가 같아 이들 사이의 결합에서
전자는 어는 특정 원자에 편중돼 이끌리
지 않으므로 무극성이 된다. 이러한 특성
을 이용한 무분극 LED 소자는 기존 LED
뿐만 아니라 적외선, 녹색 이상의 파장
에서 사용이 가능하다.
34 IT SoC Magazine
●PIXEL(점)
PIXEL이란 모듈에서 색을 표현하는 최소
단위로 램프 갯수에 따라 2R1G1B,
1R1G1B 등 여러 종류로 구분한다. 램프 배
치 형태는 원, 사각형태가 있으나 모듈을
구성할 때 사각형태가 유리하므로 사각을
많이 사용한다.
●Dot
LED 전광판에서 빛을 발광하는 한점을 말
하며, Red, Green, Blue 등 여러종류의
색상을 발광시키는 다이오드로써 전기적인
신호로 각각의 다이오드를 제어하여 필요
색상을 표출한다. LED전광판의 픽셀안에
내장되어 있는 다이오드의 종류가 RED,
Green만 있으면 TWO Color 전광판 및
TWO color Gradient 전광판(일반적으로
3Color 전광판)이 되며, 여기에 Blue가 추
가되면, Full Color 전광판이 되고, Green
신 Pure Green이 들어가면, Natural
Color 전광판이 된다.
●MODULE
MODULE은 상 및 문자를 표현하기 위한
최소 단위로써, 한 1 자를 표현하기 위해
서는 가로16픽셀 × 세로16픽셀이 필요하
다. 문/숫자는 가로8픽셀 × 세로16픽셀
이 필요. 픽셀의 크기와 피치에 의해 모듈
의 크기가 결정되며 128, 192, 256,
320mm 등 다양한 종류의 크기를 지니고
있고, 모듈 크기는 픽셀수 × 피치로 구성
된다.
●LED TV(Light Emitting Diode
Television)
LCD TV의 일종이지만 광원으로 냉음극형
광램프(CCFL) 신 LED를 사용하여 저전
력, 친환경, 고화질이 장점이다. 광원 위치
에 따라 직하형(후면)과 엣지형(측면)으로
구분되며 직하형은 밝기와 색상조절에 유리
하고, 에지형은 더 적은 수의 LED를 채용
해 통상 두께가 더 얇고 가격도 저렴하다.
●LED(Light Emitting Diode)
발광다이오드의 약자로서 전류가 흐르면,
빛을 방출하는 다이오드의 한가지 요소이
다. 화합물 반도체의 특성을 이용해, 전기
신호를 적외선 또는 빛으로 주고받는 반도
체의 일종으로 가정용 가전제품, 리모콘,
전광판, 표시기, 각종 자동화 기기 등에 사
용된다. LED에서 방출하는 빛의 색은 반도
체 칩 구성원소의 배합에 따라 파장을 만
들며, 이러한 파장이 빛의 색을 결정한다.
일반 백열전구에 비하여 LED는 소비전력
이 1/5밖에 안되고, 반응시간은 100만배나
빠르며, 수명은 반 구적이다. 각종 분야에
서 현저히 발달, 향상되어 전자표시판, 전
광판 및 각종 교통안전 신호등에 사용되고
있는 제품으로써 LED 전광판은 지속적으
로 기능이 향상되어, 텍스트 뿐만 아니라
이미지 전송과 풀 컬러 표출이 가능해져
보다 넓은 산업분야에서 응용되고 있다.
●화면구성(Display)
전광판 화면구성은 기본 LED MATRIX로
적당한 모듈을 구성하며, 모듈이 조합되어
화면을 구성한다. Matrix 형태를 이룬 LED
DOT가 전광판의 품질을 좌우하는 제일 중
요한 요소로써 도트의 형태나 밝기에 따라
전체화면의 디스플레이가 안정적이고 선명
하며, 넓은 시야각을 만들 수 있다.
●휘도(Brightness)
일정한 넓이를 가진 광원 또는 빛의 반사
체 표면의 밝기를 나타내는 양을 말하며
스틸브(Stilb, 기호는 sb) 또는 니트(nit, 기
호는 nt)라는 단위를 쓴다. 1m2당 104
cd(칸델라)를 1sb로 계산한다. 예를 들면,
태양면의 휘도는 1만 5000sb, 월면의 휘
도는 0.25sb, 전구 필라멘트의 휘도는 150
�200sb 정도이다. 단, 같은 광원에서도
LED 관련 용어 쉽게 이해하기
Guide to LED
July 2009 35
촛불과 같이 부분적으로 휘도의 차가 있는
것도 있으며, 때로는 관찰 각도에 따라 그
값이 달라지는 것도 있다.
●LED 성능지표
발광효율(lw/W), 내부 양자효율(%), 외부
양자효율(%), 추출효율(%) 등은 LED의 성
능을 나타내는 중요한 파라메터이다.
●발광효율(lm/W(루멘/와트)), 내부
양자효율, 외부 양자효율
광원의 전기에너지를 빛에너지로 변환하는
에너지 효율을 발광효율이라고 하며, 광변
환 효율이라고 한다. 광원으로부터 방출되
는 빛의 양인 루멘(Lumen)을 소비전력
(Watt)으로 나눈 값으로, 이 값이 높을수록
에너지 효율이 높다. 빛이나 전자선으로 여
기하여 얻어진 빛 에너지의 일부는 외부로
나오기 전에 다시 물질에 흡수되거나 표면
에서 산란된다. 그래서 빛 에너지로 변환되
는 비율을 내부 효율이라 하고, 물질의 외
부로 나오는 빛 에너지의 비율을 외부 효
율이라고 한다. 또 이들의 비율을 광(양)자
수로 환산하여 나타냈을 때는 각각 내부
양자효율, 외부 양자효율이라고 한다.
●추출효율
LED에 주입된 전자와 LED 밖으로 방출되
는 광자의 비에 의하여 결정되며 추출효율
이 높을수록 밝은 LED를 의미한다. LED의
추출효율은 칩의 모양이나 표면형태, 칩의
구조, 패키징 형태에 의하여 많은 향을
받기 때문에 LED를 설계할때 세심한 주의
가 필요하다. LED의 활성층에서 생성된 빛
은 칩의 6개의 면으로부터 방출되고, 광추
출 효율은 일반적으로 광의 임계각에 의하
여 결정되며, LED 내부에서 생성된 빛은
부분 내부반사에 의하여 밖으로 방출되
지 못한채 LED 내부에서 소멸된다.
●루멘(Lumen, 광속)
기호는 lm으로 나타내며, 국제단위계에 속
한다. 1cd의 균일한 광도의 광원으로부터
단위입체각의 부분에 방출되는 광속을 1lm
으로 한다. 심에 한 입체각은 4π이므로,
1cd의 점광원에서 방출되는 전광속은 4π
lm이 된다.
●하이츠의 법칙(Haitz’s law)
10년마다 LED가격은 10배씩 하락하고, 성
능은 20배씩 개선된다는 법칙이 하이츠의
법칙이다. 이 법칙이 적용될 경우 2010년
이면 이마트나 롯데마트 같은 할인점에서
5천~1만원짜리 LED램프를 손쉽게 구입할
수 있을 전망이다.
●조도(조명도: Intensity of illumi
nation)
어떤 물체에 광속이 입사되면 그 변은 밝
게 빛나게 되고, 그 밝은 정도를 조도라한
다. 피조면의 미소면적 dA[㎡]에 투사되는
광속이 dF[1m] 그 미소면의 조도 E는
E=dF/dA [1x], 조도의 단위는 럭스 lux[1x]
로서 이것은 1㎡에 1m의 광속이 투사되고
있는 때의 조도이다.
●교류 전원용 LED(AC LED)
여러 개의 소형 발광 셀을 단일 칩에 모아
수십 개의 LED에 버금가는 밝기를 구현한
것으로, LED 소자를 쌍방향으로 배열해 일
반 AC 전원에서도 작동할 수 있는 제품이
다. PC나 TV 등 부분의 전자제품이 교
류/직류(AC/DC) 변환기를 써야 하는 반면
AC LED를 이용하면 변환기 없이 일반 전
원에서 곧바로 사용할 수 있어 기존 건축
물의 조명기기에도 그 로 활용할 수 있다.
또한 변환기가 필요없어 에너지 효율이 높
고 DC LED 비 1W 기준으로 생산, 판매
가격을 크게 낮출 수 있어 소형화가 가능
해 다양한 응용 LED 제품의 출시도 가능
하다.
●청색 LED
GaN 계열의 반도체를 이용해 파란색 빛을
내는 0.1 mm 정도 크기의 소자이다. 모니
터, 전광판, 신호등, 휴 전화 등 디스플레
이에 주로 사용되며, 많은 사람들이 사용하
고 있는 휴 전화 번호판 뒤에서 파란 빛
을 밝혀 주는 청색 LED가 바로 나카무라
의 특허로 만들어진 부품이다. 10여년 전
부터 유수 연구소에서 ZnSe 계열의 반도
체를 이용해 청색 LED를 시도했으나, 안정
성 등의 문제로 지지부진했고, 나카무라가
ZnSe 계열이 아닌 GaN 계열의 반도체를
이용하여 고휘도의 청색 LED 개발에 성공
했다.
●백색 LED
흰빛을 내는 발광 다이
오드(LED). 백색 LED를
구현하는방법으로는청
색 또는 자색 LED 칩에
형광 물질을 결합하여
백색을 얻는 단일 칩 방
법과 서로 보색 관계에 있는 2개의 LED를
결합하거나 몇 개의 LED 칩을 조합하여 백
색을얻는멀티칩방법이있다. 백색 LED는
기존의 광원에 비해 극소형으로 소비 전력
이 적고 수명이 반 구적이며, 예열 시간이
없어빠른응답속도를가질뿐만아니라자
외선과 같은 유해파 방출이 적고, 수은 및
방전용 가스를 사용하지 않아 환경 친화적
인조명광원으로기 되고있다.
●LED Printer
레이터 프린터와 유사한 방식으로 토너를
종이에 전기적으로 압착시키는 고품질 프
린터. 그러나 광원으로 광선이 아닌 발광
다이오드 매트릭스라는 점에서 레이터 프
린터와 다르다. 이 프린터는 이미지를 만들
기 위해 회전하는 프린트 그럼에 해 다이
오드를 켰다 껐다 하는 방식으로 작동된다.
[참고문헌]
1. www.adtronic.com
2. LED 용어길라잡이<SP투데이>
3. 디지털타임스
4. 인터넷 네이버, 구 검색
